JPH0844867A - 原映像を修正する方法及び装置 - Google Patents

原映像を修正する方法及び装置

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JPH0844867A
JPH0844867A JP7085552A JP8555295A JPH0844867A JP H0844867 A JPH0844867 A JP H0844867A JP 7085552 A JP7085552 A JP 7085552A JP 8555295 A JP8555295 A JP 8555295A JP H0844867 A JPH0844867 A JP H0844867A
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ミズタニ マサオ
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 人間が介入することなく、最終画像が装飾的
芸術品を求める消費者にとって望ましい快い注文された
外観を呈するように原映像を自動的に修正する。 【構成】 注文の芸術品の作成に用いる技法を模倣し
て、映像自動処理により原映像の精度を下げる。そのた
めに、原映像の部分をより均一な輝度、彩度及び色相を
もつように修正し、最終画像に幾つかの筆運びを現すよ
うにする。或いは、映像内のコントラスト・エッジを探
し、これらエッジに沿う輝度を修正して、最終画像にお
ける物体の輪郭を強調する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、注文の芸術品に似た映
像(画像)を表示又は印刷のために自動的に発生するこ
とに関するものである。
【0002】
【従来の技術】映像発生及び強調の問題にコンピュータ
を応用することは、知られている。映像強調技法は、よ
り良い洞察力を与える高精細度映像を生成する科学的応
用例に使用されてきた。コンピュータによる動画化(ア
ニメーション)は、映画その他の娯楽メディア用に写真
に似た高精細度の映像を作るのに使用されてきた。コン
ピュータ及びソフトウェアが一層強力になってきたの
で、コンピュータにより発生又は強調された映像は写真
的な理想に接近してきた。
【0003】ソフトウェアパッケージの幾つかは、映像
を変形する特殊効果を与えている。例えば、或るパッケ
ージは、映像の色や輝度を修正して映像の写真的ネガに
見えるものを作っている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】装飾的芸術品を求める
消費者の中には、油絵、水彩画又は石版印刷などの注文
芸術品の方を写真のようなもっと精密な芸術形態より好
む者がいる。注文芸術品は写真にない表現様相を含むこ
とが多い。大抵、注文芸術品の色及び重要な要素は写真
に比べて強調され誇張されており、それによって快い総
合インパクト(効果)を与えている。また、注文芸術品
の注文された特性は、よく調べると分かる表現の粗さ、
例えば筆運びや物体の輪郭から直ちに明らかであること
が多い。この注文によって作られた外観はまた、消費者
の知覚や作品に対する魅力を高めることがある。
【0005】自動化されたコンピュータ映像処理におい
ては、(1)映像の精密度を写真的な理想に近づけるよ
うに高めること、又は(2)映像を明らかにコンピュー
タ発生結果を生むように修正することが目標であった。
本発明は、異なる目標を目指すものである。
【0006】
【課題を解決するための手段及び作用】本発明の原理に
従えば、注文芸術品の製作に用いられる技法をシミュレ
ート(模倣)し、装飾的芸術品を求める消費者に好まれ
る気持のよい注文された外観をもつ映像を作るように自
動映像処理することにより、最初の映像(以下「原映
像」という。)の精密度を下げる。最終映(画)像は人
間の労働の産物のように見えるが、処理過程では、人間
の介入を必要としない。
【0007】本発明は、一方の面で、原映像に比べてよ
り均一な輝度、彩度又は色相をもつように映像の諸部分
を修正し、油絵に似た筆運びを含むように見える映像を
作ることにより、原映像の精密度を低下させるものであ
る。
【0008】具体的にいえば、筆運びをシミュレートす
る各部分に対し、輝度及び色相値を原映像における1ピ
クセルから選択し、これをその部分の全ピクセルに対し
て使用する。映像の全体のコントラストを高めるため
に、選択した輝度値が計算した平均値より低い場合には
その値を減じ、そうでない場合は選択した輝度値を増
す。修正する部分のピクセルはそれから、計算された輝
度及びカラー値より発生されるもっと現実的な結果を得
るために、小さいランダムな変化、即ち震動をも加え
る。
【0009】上記の諸部分は、伸ばされ、1つの具体構
成では放物線状に弯曲した長いエッジが付けられ、その
ため一層現実的な筆運びに似た外観を呈する。これらの
長い部分は、4つの方位(垂直、水平又は斜め)の1つ
に配置される。その方位は、原映像をぼかしたものにお
ける最大コントラストの方向を測り、修正する部分をこ
の方向と垂直に配向することによって決まる。これは、
典型的な描画技法をシミュレートしたものである。なお
シミュレーションをよくするため、修正部分のサイズを
コントラストのレベルに応じて変える。こうして作成し
た部分を、原映像をぼかして作った背景の上に重ねる。
【0010】更にシミュレーションをよくするため、小
さな筆運びをシミュレートしたより小さい部分を、高コ
ントラスト近くの最初の大きい部分の組について作成す
る。これらの小部分は、通常元の油絵における物体のエ
ッジ近くに出来る細かい筆運びをシミュレートするもの
である。
【0011】本発明は、他の面において、映像内のコン
トラスト・エッジを見出し、これらのエッジに沿って輝
度を修正することによって原映像の精密度を低下させ、
物体や顔つきの輪郭を浮かび上がらせ、水彩画のような
背景との境界の鮮明度が強められた最終映像を作る。
【0012】具体的にいえば、原映像の各ピクセルにお
いてコントラストの差測定値を発生し、これらのコント
ラスト測定値を対数関数で処理したのち、該コントラス
ト測定値を原映像と組合せ、原映像におけるエッジを強
調する。最大限に強調するため、明るい領域におけるエ
ッジを明るくし、暗い領域におけるエッジを暗くする。
【0013】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。図1は、ビデオプリンタ10を示す。このプリン
タ10は、シールドされたケーブル14を介してビデオ
カメラ12に接続できる。プリンタ10は、ボタン18
をもつ制御パネル16を含み、オペレータは、ボタン1
8でビデオプリンタ10を制御して、カメラ12内のビ
デオテープの希望映像を選択することができる。希望の
映像が見付かると、オペレータは、ボタン20を押して
選択した映像を静止印刷した写真22を発生する。ビデ
オプリンタ10は、例えば消費者により休暇や家族団欒
等のビデオテープから静止写真を作るのに使用される。
よって、ビデオプリンタ10は、ビデオカメラ12にビ
デオカメラとスチールカメラの2役を演じさせることが
できる。
【0014】図2は、カメラ12からのビデオ(映像)
を表示するため、同じようにビデオカメラ12にケーブ
ル14を介して接続できるモニタ23を示す。或いは、
テレビジョン放送、卓上VCR(ビデオカセットレコー
ダ)又はレーザディスクプレーヤの如き他のビデオソー
スのビデオをモニタ23に供給することもできる。
【0015】図3は本発明の原理を示し、計算回路2
5、例えば特殊用途向け計算回路及び(又は)1つ以上
のソフトウェアで動作するマイクロプロセッサが、映像
をプリンタ10でプリントしたり、モニタ23に表示し
たりする前に映像を処理するのである。
【0016】あとで詳述するように、処理された映像
は、元の芸術品の外観をシミュレートした特性を有す
る。即ち、プリンタ10を計算回路25と共に使用する
と、プリンタ10は、注文芸術品をシミュレートした静
止画像を発生する。モニタ23を計算回路25と共に使
用すると、モニタ23は、注文芸術品をシミュレートし
た静止画像か、又は注文の動画をシミュレートした一連
の連続表示映像を発生する。
【0017】計算回路25は、図3に示すように別個の
ユニット25の中に設けてもよく、又はプリンタ10、
モニタ23もしくはカメラ12の既存回路の中に組込ん
でもよい。
【0018】図4は、プリンタ10又はモニタ23によ
り作成しうるタイプの未処理映像を示す。その映像に
は、2つのコントラスト・エッジ24,26及びコント
ラストが変化する部分28が示されている。
【0019】図5は、本発明の原理に従って、図4の映
像を油絵の制作に用いる技法をシミュレートするよう修
正したものを示す。あとの図面にて詳しく述べるよう
に、かかる修正をするには、原映像の諸部分をもっと均
一な輝度、彩度及び(又は)色相をもつように修正し、
油絵の筆運びに似た一様な輝度又は色相の可視部分が最
終映像の中に出来るようにする。このようにシミュレー
トした筆運び(brush strokes )29が、図5の部分2
8の中に見える。また、あとで一層詳しく述べるよう
に、図4と5を比較すると明らかな如く映像の全体のコ
ントラストが増している。
【0020】図6は、本発明のもう1つの観点に従っ
て、エッジ24,26のような映像中のコントラスト・
エッジを見出し、それらのエッジに沿って映像の輝度を
修正することによって図4の原映像を修正し、線24,
26のようなコントラスト・ラインが著しく強調され、
元の水彩芸術品の外観をシミュレートした最終画像を示
す。
【0021】上述の効果を発生する手順は、あとの図面
に示す。以下に述べる映像処理手順は、プログラムされ
た汎用コンピュータによって実行できるが、他の様々な
方法、例えばビデオプリンタ10,モニタ23,カメラ
12又は独立型映像処理ユニットのような特殊用途機器
に埋込まれたマイクロプロセッサ用のソフトウェアによ
っても実行できる。或いは、汎用コンピュータの拡張ス
ロット内の又は特殊用途機器に埋込まれた特殊用途向け
計算回路によって、これらの手順を実行できる。分かり
易くするため、以下の説明では、一般用語「計算回路」
を、1以上のソフトウェア作動マイクロプロセッサ、特
殊用途計算回路又は両方の組合せによって計算を行いう
る任意の電子構成のものをまとめて呼ぶのに使用するも
のとする。
【0022】図7は、映像にシミュレートした筆運びを
加えるためのコンピュータ・プログラムの総合フローチ
ャートである。図7において、原映像にシミュレートさ
れた筆運びを生成するために、計算回路はまず、処理し
ようとするピクセルで表示された映像を含む、記憶され
た入力ファイルを読む(30)。次いで、映像をもっと
容易に処理できる表示に変換する(32)(あとで図9
を参照して述べる。)。それから、計算回路はその映像
のピクセルに踏み入り、映像の上にシミュレートされた
筆運びを生成、即ち描き込む(34)。映像への描込み
が全部終わると、計算回路は、色の表示を最初のフォー
マットに戻し(36)、処理した映像を含む出力ファイ
ルを書く(38)。
【0023】図8は、記憶された映像のファイルを読む
手順を示すフローチャートである。図8において、入力
ファイルを読むために、計算回路はまず、入力ファイル
から輝度(Y)値を読み(31)、これらの値を作業用
バッファに記憶する。それから、計算回路は、各Y値か
ら所定のオフセット(偏差値)を減じ、その結果を許容
範囲に制限することにより、映像の作業用コピーを作成
する(33)。その後、計算回路は入力ファイルからU
カラー値を読み(35)、Vカラー値を読んで(3
7)、これらの値を作業用バッファに記憶する。
【0024】図9は、彩度(S)及び色相(H)カラー
値と、U及びVカラー値との関係を示す。両者の関係
は、3角法に基いている。U及びV値が直角3角形の直
交2辺の長さを表わすとき、この3角形の斜辺が彩度値
Sを表し、辺Uに隣接する角が色相値Hを表す。
【0025】図10は、U及びVカラー値をS及びH値
に変換する手順を示すフローチャートである。作業用映
像内の各ピクセルにおけるカラー値を使用可能な表示に
変換するために、計算回路は、ピタゴラスの定理を用い
て彩度値を計算し、V値とU値の比のアークタンジェン
トから色相値を計算する。
【0026】図11及び12は、映像に筆運びを描き込
む手順を示すフローチャートである。これらの図におい
て、作業用バッファ内の映像に筆運びを描き込む(3
4)ために、計算回路はまず、各ピクセルの輝度値を、
例えば該ピクセルの周囲の10×10ピクセル正方形内
の100ピクセルの輝度値の平均で置換えることによ
り、原映像をぼかす(41)。このぼかし処理は、後述
の手順によって加えようとする筆運びの間の空隙を埋
め、一層現実的な結果を生み出す。
【0027】作業用バッファの映像をぼかし終えると、
計算回路は、映像の中央1/3の平均輝度を計算する
(42)。この値を次の処理に用い、映像のコントラス
トを高め、もっと現実的な結果を作り出す。
【0028】上述の予備処理の後、計算回路は、シミュ
レートされた筆運びを発生し始める。そのために、計算
回路はまず、最終映像の各ピクセルに対する輝度、彩度
及び色相値を含む作業用バッファを作る。計算回路はそ
れから、このバッファに、前述のステップ41で作った
原映像からのぼかし輝度、彩度及び色相値を入れる。こ
のバッファは、原映像の背景をぼかしたもので初期化さ
れるので、シミュレートされた筆運びの間の空隙は、最
終映(画)像では目立たなくなる。
【0029】筆運びを生成するため、計算回路は、例え
ば一列に並ぶ7ピクセルのブロック内の映像を3回走査
する。走査の間、計算回路は、走査された複数ブロック
にシミュレートされた筆運びを作る。最初の2回走査の
間(44)、計算回路は、走査ブロック毎に大きな筆運
びを作る。3回目の走査の間(55)、計算回路は、後
述のような或る基準を満たす走査ブロックに小さな筆運
びを作る。
【0030】大きい筆運びは、上述ブロックのサイズよ
り大きくしてもよく、従って近隣ブロックの筆運びと重
なってもよい。大きい筆運びが重なるとき、あとの筆運
びにより前の筆運びの重なった部分が消される。出来上
がりの現実性を高めるために、大きい筆運びの走査(4
4)は交互の走査線に沿って行う。最初の走査は、映像
を横切る一定間隔のブロック(横)列に沿って行い、2
回目の走査は、1回目の走査の列と1つおきの一定間隔
の列に沿って行う。1つおきに2回の走査を行うことに
より、最終映像は、完全な筆運び(2回目の走査から)
と部分的に消された筆運び(1回目の走査から)とが現
実的に混じったものを含むことになる。
【0031】3回の走査の間各ブロックで、計算回路は
まず、作業用バッファ内の映像を調べ(45)、筆運び
のサイズ及び筆運びの方位を導出する。筆運びのサイズ
及び方位は、原映像でなくぼかした映像から発生する。
その理由は、ぼかした映像は、比較的ノイズによって汚
されていないため筆運びサイズ及び方位のより滑らかで
より適正なパターン(見本)を生じ、一層現実的な効果
をもたらすからである。
【0032】筆運びを作成するため、計算回路は、新し
い筆運びの中央におけるピクセルに対する輝度、彩度及
び色相差を選択し(46)、該筆運びの中央のピクセル
からの輝度及び彩度値を震わせる(即ち、ランダムに発
生した正又は負のインクリメントを加える)ことにより
(48)、新しい輝度及び彩度値を計算する。
【0033】次いで、映像の全体のコントラストを増す
ため、計算回路は、計算した輝度値を、ステップ42で
計算した映像の中央1/3からの輝度値と比較する(5
0)。計算した輝度が映像の中央1/3のそれより小さ
いとき、計算した輝度を減じる。しかし、計算した輝度
が映像の中央1/3のそれより大きいとき、計算した輝
度を増す。
【0034】筆運びが計算された輝度、彩度及び色相値
で描き込まれると(52)、計算回路は、映像を横切る
次のステップに進み、ステップ45からの手順を繰返
す。
【0035】前述のように、最初の2走査の間、走査さ
れるブロック毎に大きな筆運びが生成される。即ち、4
つのステップ46,48,50及び52は、走査ブロッ
ク毎に行われる。しかし、3回目の走査の間、少数の走
査ブロックでのみ小さな筆運びが作成される。
【0036】元の油絵では、物体のエッジは大抵、比較
的多数の小さい筆運びで形成されている。それは、かか
るエッジを描くときに精密度を要することの自然的結果
である。ただし、物体の本体は大抵、これらの部分では
余り精密度を要しないので、少数の大きな筆運びで形成
される。この方法論は、本発明では、映像内のコントラ
スト線に沿ってのみ小さな筆運びを作成することによっ
てシミュレートされる。
【0037】具体的にいえば、小さい筆運びを発生する
走査(55)の間、計算回路は、各ブロックにて映像が
ブロックの位置に高コントラストを有するかどうかを決
め、映像が高コントラストを有するときにのみ、小さい
筆運びを発生する。図13を参照して後述するように、
検査ステップ45で現ブロックにおける映像のコントラ
ストを測り、映像が高コントラストを有するとき、小さ
い筆運びのサイズを導出する。したがって、計算回路
は、ステップ57で筆運びのサイズが小さい、例えば7
ピクセルの長さより小さいかどうかを判定し、小さい場
合ステップ46,48,50及び52により筆運びを発
生する。筆運びサイズが7ピクセルより大きいとき、現
ブロック内にさほどのコントラスト線がないことを示
し、計算回路は、小さい筆運びを発生せずに次のブロッ
クに進む。
【0038】図13は、筆運びのサイズ及び方位を導出
する副手順を示すフローチャートである。図13におい
て、計算回路は、ステップ45で筆運びのサイズ及び方
位を導出するため映像を調べる。これは、4つの方向に
沿う原映像のコントラストを計算する(47)ことによ
って行う。これらの4方向は、例えば垂直、水平、左下
から右上への斜め及び左上から右下への斜めの方向であ
る。これらの各方向におけるコントラストを計算するた
め、計算回路は、筆運びの中央のピクセルに近くの適切
なピクセル群の輝度値の差を計算する。例えば、水平方
向におけるコントラストを計算するのに、計算回路は、
中央ピクセルのすぐ右の1以上のピクセルの輝度値と、
中央ピクセルのすぐ左の1以上のピクセルの輝度値との
差を計算する。
【0039】その差の絶対値は、筆運び位置の映像の水
平方向におけるコントラストを表す。同様な計算を垂直
及び斜め方向について行い、4つのコントラスト値を発
生する。計算回路はそれから、これら4つの値のうちど
れが最大かを決める。筆運びはそれから、最大コントラ
スト値の方向と直角の方向に配向される。最大コントラ
スト方向と直角に筆運びを向けることにより、処理され
ている映像における筆運びは、映像内のコントラスト線
を横切ることなく、おおむねコントラスト線に沿って並
ぶであろう。これは、油絵が大抵物体の輪郭方向に沿っ
て並ぶ筆運びを含むので、油絵技法のシミュレートを強
めることになる。
【0040】筆運び方向を計算した後、前のステップで
決定した最大コントラスト・レベルを参照して、筆運び
の長さを計算する(49)。最大コントラスト・レベル
が大きい場合、筆運びの長さを短くする。これも、油絵
が大抵物体の周囲の細かいエッジに短い筆運びを含むの
で、油絵技法のシミュレーションになる。筆運びの幅
は、長さを参照して筆運びが幅よりやや長くなるように
計算する(51)。筆運びの例を図15のA,B,C及
びDに示す。これらについては、後述する。
【0041】図14は、映像に筆運びを描き込む副手順
を示すフローチャートである。計算された輝度、彩度及
び色相値で筆運びを描き込む(52)ために、計算回路
は、筆運びの長さに沿って一連のステップを反復して行
う(54)。生成される筆運びは、矩形又は木の葉状が
よいであろう。
【0042】矩形状の筆運びの例を図15のA及びBに
示す。図15のAは、水平の長さがLで垂直の幅がW
の、水平方向に配向された筆運びを示す。図15のB
は、同じ寸法の斜め方向に配向された筆運びを示す。
(図15のBの水平及び垂直方向の寸法は、筆運びが4
5°の角をなすので、√2の率で減少している。)
【0043】図15のCは、水平方向に配向された木の
葉状筆運びを示し、図15のDは、斜め方向に配向され
た木の葉状筆運びを示す。木の葉状筆運びは、長い寸法
に沿う両側が弯曲している点に特徴がある。弯曲は2次
方程式によって発生されるので、その弯曲は放物曲線で
ある。図15のCに示す木の葉状筆運びは、水平方向の
長さLが図15のAに示す筆運びの長さLに等しい。図
15のCの木の葉状筆運びの最大幅Wは図15のAの筆
運びの幅に等しい。図15のDに示す斜め方向に配向さ
れた木の葉状筆運びと、図15のBに示す斜め方向に配
向された矩形状筆運びとの間にも、同様の関係がある。
(同じく、図15のDにおける水平及び垂直寸法は、図
15のDの筆運びが45°の角をなすので、√2の率で
減少している。)
【0044】図14を参照して述べたように、筆運び
は、その筆運びの長さに沿って実行される一連のステッ
プにより生成される。各ステップの間、計算回路は、図
15のA〜Dに示した線59のような筆運びの幅を横切
る垂直、水平又は斜めのピクセルの線に従って、その線
に沿う各ピクセルを計算された輝度、彩度及び色相値で
置き換える。計算回路は、筆運びのエッジ近くの無作為
に選んだ位置にあるピクセルから始める。計算回路は、
現実性を増すため、筆運びを横切る線59に従って輝度
値Yを無作為に変えることにより、映像の外観に僅かな
ランダム性を加える。これを行うため、筆運びの幅を横
切る現在の位置に基いて輝度値を変える。
【0045】筆運びの幅を横切る線59を描き込んだ
後、筆運びの幅を横切る次の線に図14の手順を進め、
これが筆運びの描き込みを完了するまで続けられる。
【0046】木の葉状筆運びは、上述の手順の間に行わ
れる追加のステップ56によって作成される。このステ
ップでは、計算回路は、筆運びの長さに沿う現在位置に
基いて筆運び幅を計算する(56)。上述のとおり、幅
値の計算に用いる式は、2次方程式であって筆運びの中
央で最大の幅値を発生する。筆運びの幅の計算が終わる
と、計算回路は、上述のようにして、計算された幅をも
つ筆運びを横切る線59を描き込む。
【0047】図16は、S及びHカラー値をU及びVカ
ラー値に変換する手順を示すフローチャートである。映
像に筆運びを含める処理が終わると、カラー表示をU及
びVカラー値に戻す(36)。これを行うため、計算回
路は、作業用バッファ内の各ピクセルにつき、色相Hの
コサインを彩度Sに乗じてU値を計算し、色相Hのサイ
ンを彩度Sに乗じてV値を計算する(60)。
【0048】図17は、映像のエッジを強調するコンピ
ュータ・プログラムを示すフローチャートである。図1
7の手順は、水彩画の外観を映像に与える、本発明のも
う1つの特徴を示す。この手順の概要を図17に示す
が、あとの図面にもっと具体的に示す。
【0049】図17において、エッジを検出して水彩画
の外観を発生するため、計算回路はまず、2つのバッフ
ァに入力されたファイルから輝度値を読む(70)。
(カラー値はこの手順では処理しない。ただし、例えば
カラー彩度の増減などのカラー処理を、もっと現実的な
水彩画映像を生成するために、この手順に加えてもよ
い。)計算回路はそれから、映像の中央1/3の平均輝
度値を計算する(72)。この値は、後述するあとの処
理に使用する。次に、計算回路は、2つのバッファの最
初のものについてフィルタリング(ろ波)作用を行い
(74)、映像におけるコントラスト部分を探す。ステ
ップ74では、種々のエッジ検出ろ波作用、例えばLa
placianフィルタリング、Forsenフィルタ
リング及び(又は)Sobelフィルタリングを使用で
きる。Sobelフィルタリングが最も目立つエッジを
作ることが分かった。よって、後述のようにこれをソフ
トウェアに用いる。
【0050】ろ波が終わると、計算回路は、第1のバッ
ファにおける輝度値に対数関数を適用する処理を行う
(76)。この処理のあと、計算回路は、第1のバッフ
ァを第2の未修正バッファと組合せる(78)。この動
作の間、計算回路は、第1バッファの内容を用いて第2
バッファにおける原映像の暗い部分に暗いエッジを作
り、その逆も行う。出来た映像を後述のようにして平滑
化し(80)、出力ファイルに書込む(82)最終映像
を作成する。
【0051】第1バッファにおける映像をSobelフ
ィルタリングするため、計算回路は、図18に示す一連
のステップを第1バッファにおける各ピクセルに施す
(75)。図18は、輝度値差を計算することにより映
像内のエッジを見付ける手順を示すフローチャートであ
る。計算回路はまず、水平方向における加重(重み付け
をした)差を計算する(77)。計算回路はそれから、
垂直方向における加重差を計算する(79)。これらの
差の絶対値を合算し(81)、その結果を許容できる輝
度値の範囲に制限する(83)。最後に、これらの輝度
値を黒から白に且つ白から黒に逆転する(85)と、第
1バッファにおける比較的小さい輝度値により高コント
ラストをもつ部分が識別される。逆も同様である。ピク
セルのSobelフィルタリング結果について白と黒を
逆転するために、最小(黒)及び最大(白)の許容され
る輝度値を加算し、その和から該ピクセルに対するSo
belフィルタリングの結果を減じる。ピクセルに対す
るSobelフィルタリング結果が大きな(白に近い)
値をもった場合、上記結果は、それに応じて小さい(黒
に近い)値になるであろう。その逆も同様である。
【0052】図18のステップ77及び79で加重差を
計算するため、計算回路は、図19のA及びBに図表的
に示した加重係数を、処理されるピクセルの近隣ピクセ
ルに乗じる。水平方向における加重差を計算して垂直方
向のコントラスト線を見付けるため、計算回路は、左、
左上及び左下の3ピクセルに夫々値−2,−1及び−1
を乗じる。計算回路はそれから、処理されているピクセ
ルの右、右上及び右下の3ピクセルに夫々2,1及び1
を乗じる。これら6つの乗算結果を合算して1つの差値
を作る。
【0053】同様に図19のBに示すとおり、垂直方向
における差を計算して水平方向のコントラスト線を見付
けるため、処理されているピクセルの真上、左上及び右
上のピクセルに夫々−2,−1及び−1を乗じ、処理さ
れているピクセルの真下、左下及び右下のピクセルに夫
々2,1及び1を乗じる。これらの乗算結果を合算して
垂直方向における1つの差値を発生する。
【0054】上述の説明から分かるように、水平及び垂
直差値は、該値が計算されるピクセルにおける水平及び
垂直コントラストの程度を表す。したがって、図18に
示すSobelフィルタリング手順により、各ピクセル
における映像コントラストを表す値が発生される。
【0055】図20は、図18の手順の出力を修正し
て、差値のもっと現実的な分布を作成する手順を示すフ
ローチャートである。図20において、ステップ76
は、図17を参照して上述したSobelフィルタリン
グ手順の結果を等化するステップである。これを達成す
るため、第1バッファにおける各ピクセルに対し(9
0)、計算回路は、上述のようにして黒及び白の値を逆
転し(92)、第1バッファにおける各輝度値を輝度値
の対数で置き換え(94)、それから黒及び白の値を逆
転する(96)。
【0056】上述の対数計算の効果を図21に示す。図
21のAに示すように、ステップ74後の第1バッファ
におけるSobelフィルタリングの全結果のヒストグ
ラム(分布図)は、ゼロ値に近い多数のピクセルと、最
大許容値の値をもつ多数のピクセルとを含んでいる。一
方、値の中間範囲内のピクセル数は比較的少ない。しか
し、図21のBに示すように、各値をその値の対数で置
き換えると、輝度の中間範囲内のピクセル数がかなり増
加する。よって、対数ヒストグラム等化により、小さい
Sobelフィルタリング結果値が非線形的に増しても
っと大きい値になる。したがって、映像へのこの操作の
効果は、映像におけるエッジ強調を増すことである。
【0057】対数による等化が適切に行われるために
は、高コントラストの部分が大きい輝度値で表され、そ
の他の部分が小さい輝度値で表されねばならないことに
注意すべきである。しかし、ステップ85(図18)に
て黒及び白が逆転されるので、コントラスト・エッジは
小輝度値で表される。したがって、対数計算の前のステ
ップ92において黒及び白が再び逆転されねばならな
い。
【0058】ステップ85及び92における黒と白の2
回の逆転は、ヒストグラム等化手順、即ち図20に示し
た全処理を、他のどんな手順をも修正することなく任意
の時点で不動作とすることができれば、必ずしも必要で
はない。これは、例えば、対数操作をしたときとしない
ときの結果の差を吟味して行ってもよい。他の応用例で
は、ステップ85及び92を省略することもできる。
【0059】図22は、差値を原映像と組合せる手順を
示すフローチャートである。図22において、第1バッ
ファからの処理したピクセルと、第2バッファからの未
処理ピクセルとを組合せる(78)ため、計算回路又は
ソフトウェアは、映像内の各ピクセルに対し或る数のス
テップを施す(100)。計算回路はまず、第2バッフ
ァ内の未処理ピクセルが、映像の中央1/3の平均輝度
(前に計算されている)より大きい輝度を有するかどう
かを決定すると共に、第1バッファ内の処理したピクセ
ルが考えられる輝度の中間値より小さいかどうかを決定
する(102)。両方ともそうであれば、計算回路は、
第1バッファにおける黒及び白の値を前述のようにして
逆転する(104)。
【0060】これにより、比較的明るい色の部分のエッ
ジが明るい輪郭をもち、比較的暗い色の部分のエッジが
暗い輪郭をもつようになる。計算回路はそれから、ピク
セルに対する最終輝度値を、第1及び第2バッファから
の対応ピクセルを互いに且つ利得値を掛け合せることに
よって生成する。得られた輝度値を輝度値として許容で
きる範囲に制限し(108)、これをピクセルの最終輝
度値として記憶する。
【0061】図23は、組合せた映像を平滑化して結果
を生成する手順を示すフローチャートである。図23に
おいて、前のステップで得た映像を平滑化する(80)
ため、計算回路又はソフトウェアは、ピクセルと近隣ピ
クセル、例えば該ピクセルと垂直方向に隣接するピクセ
ルとの平均を取る(112)ことにより、各ピクセルに
対してループ処理を行う(110)。この操作の結果、
得られた映像が僅かにぼかされ、一層現実的な水彩画効
果を生むことになる。
【0062】本発明の種々の具体構成をかなり詳細に説
明したが、本発明はこれらの細目に限定されるものでは
ない。付加的な利点や変形は、当業者には直ちに明らか
となるであろう。例えば、上述の手順は、映像の中央1
/3からの平均輝度値を用いて、映像の平均輝度値に近
似させた。しかし、この技法は、映像の中央1/3が特
に明るいか又は暗い場合、エラーを含む結果になること
がある、と分かった。よって、代わりの具体構成では、
映像の多くの異なる部分を用いて平均輝度値を計算して
もよい。したがって、広い観点をもつ本発明は、具体的
な細目、代表的な装置や方法及び図示し説明した実施例
に限定されるものではない。よって、本発明は、特許請
求の範囲内において種々の変更、変形をなしうるもので
ある。
【0063】
【発明の効果】以上説明したとおり、本発明によれば、
注文の芸術品に似た外観を有する最終映(画)像を、人
間を介在させずに、原映像より自動的に発生することが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に使用できるビデオプリンタ、ビデオカ
メラを示す斜視図である。
【図2】本発明に使用できるモニタを示す斜視図であ
る。
【図3】上記プリンタ、カメラ又はモニタと共働する計
算回路の機能的ブロック図である。
【図4】処理前の原映像の例を示す図である。
【図5】原映像にシミュレートした筆運びを発生して得
た映(画)像を示す図である。
【図6】原映像内のエッジを強調して得た映(画)像を
示す図である。
【図7】シミュレートした筆運びを映像に加えるコンピ
ュータ・プログラムの概略フローチャートである。
【図8】映像を記憶したファイルを読む手順を示すフロ
ーチャートである。
【図9】彩度(S)及び色相(H)値とU及びVカラー
値との関係を示す図である。
【図10】U,Vカラー値をS,H値に変換する手順を
示すフローチャートである。
【図11】映像に筆運びを描き込む手順を示すフローチ
ャート(その1)である。
【図12】映像に筆運びを描き込む手順を示すフローチ
ャート(その2)である。
【図13】筆運びのサイズと方位を導出する副手順を示
すフローチャートである。
【図14】映像に筆運びを描き込む副手順を示すフロー
チャートである。
【図15】図13及び14の副手順により作成される筆
運びの形の例を示す図である。
【図16】S及びH値をU及びVカラー値に戻す手順を
示すフローチャートである。
【図17】映像のエッジを強調するコンピュータ・プロ
グラムのフローチャートである。
【図18】輝度差値を計算して映像のエッジを見付ける
手順を示すフローチャートである。
【図19】図18の手順により輝度差値を計算する方法
を示す図表である。
【図20】図18の手順の出力を修正してもっと現実的
な差値の分布を作る手順を示すフローチャートである。
【図21】図20の手順による修正の前後における差値
のヒストグラムを示す図である。
【図22】差値を原映像と組合せる手順を示すフローチ
ャートである。
【図23】組合せた映像を平滑化して或る効果を生じる
手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
10 ビデオプリンタ 23 電子表示モニタ 10,23 可視出力を生成する出力手段 25 計算回路
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成7年4月12日
【手続補正1】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図4
【補正方法】変更
【補正内容】
【図4】
【手続補正2】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図5
【補正方法】変更
【補正内容】
【図5】
【手続補正3】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図6
【補正方法】変更
【補正内容】
【図6】 ─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成7年7月13日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図4
【補正方法】変更
【補正内容】
【図4】処理前の原映像の例を示すディスプレー上に表
示した中間調画像の写真である。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図5
【補正方法】変更
【補正内容】
【図5】原映像にシミュレートした筆運びを発生して得
た映(画)像を示すディスプレー上に表示した中間調画
像の写真である。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図6
【補正方法】変更
【補正内容】
【図6】原映像内のエッジを強調して得た映(画)像を
示すディスプレー上に表示した中間調画像の写真であ
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 チュエン チェン リー アメリカ合衆国 カリフォルニア州 フリ モント,サン セバスチャン プレース 40200

Claims (40)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 注文の芸術品の外観をもつ最終画像を作
    成するために原映像を修正する方法であって、 電子メモリにピクセルで表された上記原映像を記憶させ
    るステップと、 上記ピクセルで表された原映像のピクセルを検査し、人
    間が入力することなく、人間が注文の芸術品を作成する
    のに用いる技法をシミュレートして、上記原映像の精密
    度を下げるよう修正したものを導き出すステップと、 上記ピクセルで表された原映像の上記ピクセルに上記修
    正したものを自動的に加えて、ピクセルで表された上記
    最終画像を発生するステップと、 上記最終画像の可視出力を生成するステップとを含む原
    映像修正方法。
  2. 【請求項2】 上記最終画像の可視出力を生成するステ
    ップは、1つ以上の上記ピクセルで表された最終画像の
    コピーを印刷するステップと、 上記ピクセルで表された最終画像を電子表示装置に表示
    するステップとを含む請求項1の方法。
  3. 【請求項3】 上記ピクセルで表された原映像のピクセ
    ルを修正することは、 上記原映像の諸部分を選択すること、及びその選択され
    た部分を、上記原映像に比べて1つ以上の均一な輝度、
    均一な彩度及び均一な色相をもつものに近づけるように
    修正することを含み、 上記最終画像が筆運びの外観を有するものである請求項
    1の方法。
  4. 【請求項4】 上記選択された部分を修正することは、 上記原映像の上記選択された部分内の1以上のピクセル
    に対応する輝度値及びカラー値を選択すること、 上記選択された輝度値を、上記原映像の複数のピクセル
    から導出した平均輝度値と比較すること、 上記選択された輝度値が上記平均輝度値より小さい場
    合、上記選択された輝度値を減じ、その他の場合には上
    記選択された輝度値を増すこと、 上記選択されたカラー値及び上記減じ又は増された選択
    された輝度値からピクセルの輝度値及びカラー値を導出
    すること、及び上記選択された部分のピクセルを修正し
    て、上記導出されたピクセル輝度及びカラー値に近づけ
    ることを含む請求項3の方法。
  5. 【請求項5】 上記ピクセルの輝度値及びカラー値を導
    出することは、上記選択されたカラー値及び上記減じ又
    は増された選択された輝度値を擬似乱雑音と共に増し
    て、上記選択された部分のピクセルの輝度又はカラーに
    変化を作ることを含む請求項4の方法。
  6. 【請求項6】 上記原映像の諸部分を選択することは、
    ほぼ放物線状に弯曲した長いエッジを有する細長い部分
    を選択することを含む請求項3の方法。
  7. 【請求項7】 上記原映像の諸部分を選択することは更
    に、少なくとも2つの考えられる方向の一方に向いた長
    い部分を選択することを含む請求項3の方法。
  8. 【請求項8】 上記原映像の諸部分を選択することは更
    に、 1つの部分に対する位置を選択すること、 上記位置での4方向の各々における上記原映像のコント
    ラストを決め、且つ上記位置での最大コントラストの方
    向を決めること、及び上記最大コントラストの方向に垂
    直な方向に長い寸法をもつ長い部分を上記位置で選択す
    ることを含む請求項7の方法。
  9. 【請求項9】 上記原映像の諸部分を選択することは更
    に、上記最大コントラスト方向における上記原映像のコ
    ントラストに関するサイズをもつ長い部分を選択するこ
    とを含む請求項8の方法。
  10. 【請求項10】 上記原映像のコントラストを決めるこ
    とは、上記原映像をぼかしたものからコントラストを決
    め、その結果上記諸部分の方位の均一性が増すようにす
    ることを含む請求項8の方法。
  11. 【請求項11】 上記原映像の精密度を下げることが更
    に、上記原映像をぼかして上記諸部分がその中で修正さ
    れた背景を形成することを含む請求項3の方法。
  12. 【請求項12】 上記原映像の諸部分を選択すること
    が、上記映像を通って伸びるブロック横列の第1の組を
    選択してから、上記映像を通って伸び、上記ブロック横
    列の第1組と交互に配されるブロック横列の第2の組を
    選択することを含み、 上記諸部分を修正することが、上記第1の組の横列に沿
    う部分を修正した後、上記第2の組の横列に沿う部分を
    修正することを含み、 上記部分を修正したものが上記映像内に変更可能に重ね
    られる請求項3の方法。
  13. 【請求項13】 上記原映像の諸部分を選択すること
    が、上記映像の大きい部分及びこれより小さい部分を選
    択することを含み、 上記諸部分を修正することが、上記大きい部分を修正し
    た後に上記小さい部分を修正することを含む請求項3の
    方法。
  14. 【請求項14】 上記映像の大きい部分を選択すること
    が、上記映像を通って伸びる横列の第1の組に沿う大き
    い部分を選択し、上記映像を通って伸び、上記第1の組
    の横列と交互に配された第2の組の横列に沿う大きい部
    分を選択することを含み、 上記諸部分を修正することが、上記第1組の横列に沿う
    部分を修正した後に上記第2組の横列に沿う部分を修正
    することを含み、 上記大きい部分を修正したものが上記映像内で変更可能
    に重ねられる請求項13の方法。
  15. 【請求項15】 上記映像のより小さい部分を選択する
    ことが、上記映像のコントラストを決めて、上記映像の
    高コントラストをもつ領域内のより小さい部分を選択す
    ることを含む請求項13の方法。
  16. 【請求項16】 上記ピクセルで表された原映像のピク
    セルを修正して上記原映像の精密度を下げることが、 上記原映像内のコントラスト・エッジを見付けること、
    及び上記最終画像内の物体と背景との境界の鮮明度が強
    調されるように、上記エッジに沿う上記原映像の輝度を
    修正することを含む請求項1の方法。
  17. 【請求項17】 上記エッジに沿う上記原映像の輝度を
    修正することが、上記映像の比較的高輝度領域内のエッ
    ジに沿って上記映像の輝度を上げ、上記映像の比較的低
    輝度領域内のエッジに沿って上記映像の輝度を下げるこ
    とを含む請求項16の方法。
  18. 【請求項18】 上記エッジに沿う上記原映像の輝度を
    修正することが、 上記原映像の各ピクセルで2つの方向における輝度コン
    トラストの差測定値を発生すること、及び各上記差測定
    値を上記原映像内の対応するピクセルの輝度と組合せて
    上記最終画像に対する輝度値を発生することにより、上
    記原映像のピクセルの輝度を修正することを含む請求項
    16の方法。
  19. 【請求項19】 ピクセルにおけるコントラストの差測
    定値を発生することは、上記ピクセルの近隣ピクセル間
    の輝度変化を計算することを含む請求項18の方法。
  20. 【請求項20】 ピクセルにおけるコントラストの差測
    定値を発生することは、上記輝度変化の対数を計算して
    上記原映像内のコントラスト・エッジに対する感度を高
    めることを含む請求項19の方法。
  21. 【請求項21】 各上記差測定値を上記原映像内の対応
    するピクセルと組合せることは、各上記差測定値を、上
    記原映像内の対応ピクセルの輝度と共に増すことを含む
    請求項18の方法。
  22. 【請求項22】 各上記差測定値を上記原映像内の対応
    ピクセルと組合せることは、 上記差測定値が閾値より低いかどうかを決め、そうであ
    れば、上記差測定値を所定の最大値より減じることによ
    り上記差測定値を修正すること、及びかように修正した
    各差測定値を、上記原映像内の対応ピクセルの輝度と共
    に増すことを含む請求項18の方法。
  23. 【請求項23】 各上記差測定値と上記原映像内の対応
    ピクセルと組合せることは、 上記原映像の複数のピクセルから上記原映像に対する平
    均輝度値を導出すること、 上記原映像内の対応ピクセルの輝度が上記平均輝度値よ
    り高いかどうかを決め、そうであれば、上記差測定値を
    所定最大値から減じることにより上記差測定値を修正す
    ること、及びかように修正した各差測定値を上記原映像
    内の対応ピクセルの輝度と共に増すことを含む請求項1
    8の方法。
  24. 【請求項24】 注文の芸術品の外観をもつ最終画像を
    作成するために原映像を修正する装置であって、 ピクセルで表された上記原映像を記憶する電子メモリ
    と、 該電子メモリと結合され、上記ピクセルで表される原映
    像のピクセルを検査し、人間が入力することなく、人間
    が注文の芸術品を作成するのに用いる技法をシミュレー
    トして、上記原映像の精密度を下げるよう修正したもの
    を導き出し、上記電子メモリ内の上記ピクセルで表され
    た原映像の上記ピクセルに上記修正したものを自動的に
    加える計算回路と、 上記電子メモリに結合され、上記最終画像の可視出力を
    生成する出力手段とを具えた原映像修正装置。
  25. 【請求項25】 注文の芸術品の外観をもつ最終画像を
    作成するために原映像を修正する装置であって、 ピクセルで表された原映像を記憶する電子メモリと、 上記ピクセルで表された原映像のピクセルを検査し、人
    間が入力することなく、人間が注文の芸術品を作成する
    のに用いる技法をシミュレートして、上記原映像の精密
    度を下げるよう修正したものを導き出し、上記ピクセル
    で表された原映像の上記ピクセルに上記修正したものを
    自動的に加えて、ピクセルで表された上記最終画像を発
    生する計算回路と、 上記最終画像の可視出力を生成しうる出力装置に接続す
    るための出力ポートとを具えた原映像修正装置。
  26. 【請求項26】 上記出力ポートは、プリンタに接続さ
    れるよう構成された請求項25の装置。
  27. 【請求項27】 上記出力ポートは、電子表示モニタに
    接続されるよう構成された請求項25の装置。
  28. 【請求項28】 上記計算回路は、上記原映像の諸部分
    を選択し、上記原映像に比べて1つ以上の均一な輝度、
    均一な彩度及び均一な色相をもつものに近づけるように
    上記選択された部分を修正することによって、上記ピク
    セルで表された原映像を修正し、 これにより、上記最終画像が筆運びの外観を有する請求
    項25の装置。
  29. 【請求項29】 上記計算回路は、1つの部分に対する
    位置を選択し、上記位置での4方向の各々における上記
    原映像のコントラストを決め、上記位置での最大コント
    ラストの方向を決め、上記位置において上記最大コント
    ラストの方向と垂直な方向にその長い寸法が向けられた
    長い部分を選択する請求項28の装置。
  30. 【請求項30】 上記計算回路によって選択された長い
    部分は、上記最大コントラストの方向における上記原映
    像のコントラストに関するサイズをもつ請求項29の装
    置。
  31. 【請求項31】 上記計算回路は、上記原映像をぼかし
    たものから上記原映像のコントラストを決め、その結果
    上記部分の方位の均一性が増すようにする請求項29の
    装置。
  32. 【請求項32】 上記計算回路は、上記原映像を通って
    伸びるブロックの横列の第1の組を選択してから、上記
    映像を通って伸び、上記第1の組のブロック横列と交互
    に配されたブロック横列の第2の組を選択することによ
    り、上記原映像の諸部分を選択し、 上記計算回路は、上記第1組の横列に沿う部分を修正し
    た後に上記第2組の横列に沿う部分を修正し、 それにより、上記部分を修正したものが上記映像内で変
    更可能に重ねられる請求項28の装置。
  33. 【請求項33】 上記計算回路は、上記映像の大きい部
    分とこれより小さい部分とを選択し、上記大きい部分を
    修正した後に上記より小さい部分を選択する請求項28
    の装置。
  34. 【請求項34】 上記計算回路は、上記映像のコントラ
    ストを決めて、高コントラストをもつ上記映像の領域に
    おけるより小さい部分を選択することにより、上記映像
    のより小さい部分を選択する請求項33の装置。
  35. 【請求項35】 上記計算回路は、上記原映像内のコン
    トラスト・エッジを見出し、上記最終画像内の物体と背
    景との境界の鮮明度が強調されるように、上記エッジに
    沿って上記原映像の輝度を修正することにより、上記原
    映像の精密度を下げるように上記ピクセルで表された原
    映像のピクセルを修正する請求項25の装置。
  36. 【請求項36】 上記計算回路は、上記映像の比較的高
    輝度領域内のエッジに沿う上記映像の輝度を増し、上記
    映像の比較的低輝度領域内のエッジに沿う上記映像の輝
    度を減じることにより、上記エッジに沿う上記原映像の
    輝度を修正する請求項35の装置。
  37. 【請求項37】 上記計算回路は、上記原映像の各ピク
    セルで2つの方向における輝度コントラストの差測定値
    を発生し、該各差測定値を上記原映像内の対応ピクセル
    の輝度と組合せて、上記原映像のピクセルの輝度を修正
    することにより、上記エッジに沿う上記原映像の輝度を
    修正し、上記最終画像に対する輝度値を発生する請求項
    35の装置。
  38. 【請求項38】 上記計算回路は、上記ピクセルの近隣
    ピクセル間の輝度変化を計算することにより、1ピクセ
    ルにおけるコントラストの差測定値を発生する請求項3
    7の装置。
  39. 【請求項39】 上記計算回路は、上記輝度変化の対数
    を計算して1ピクセルにおけるコントラストの差測定値
    を発生し、それにより、上記原映像内のコントラスト・
    エッジに対する感度を強める請求項38の装置。
  40. 【請求項40】 上記計算回路は、各上記差測定値を上
    記原映像内の対応ピクセルの輝度と共に増すことによ
    り、各上記差測定値を上記原映像内のそれに対応するピ
    クセルと組合せる請求項37の装置。
JP08555295A 1994-04-15 1995-04-11 原映像を修正する方法及び装置 Expired - Fee Related JP3830555B2 (ja)

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